再谈门式刚架钢结构防火设计方法

  笔者上篇 《门式刚架轻型房屋钢结构防火审查意见及设计方法 》在《土木吧》刊出后，读者反响比较强烈。笔者在这篇文章中谈到， 钢结构防火规范第3.2. 6 条 规定， 钢结构 构件的 耐火验算与防火设计 ，可采用“耐火极限法”、“承载力法”或“临界温度法”；该条条文说明指出，三种“耐火验算结果是完全相同的，耐火验算时只需采用其中之一即可”。有些读者将“耐火极限法”理解为我们以前采用的防火设计方法：图中注明钢柱、钢梁等构件的设计耐火极限 t _d ，如耐火等级为二级时钢柱耐火极限 t _d 为2.50h，楼面钢梁耐火极限 t _d 为1.50h，屋面钢梁耐火极限 t _d 为1.00h，并提出喷涂防火涂料后应满足上述要求；施工时，如果某种防火涂料的产品说明书（或检测报告）中注明喷涂厚度为xxmm时耐火极限能达到2.50h，就可采用这种防火涂料对钢结构构件进行防火保护。由此产生疑问：既然传统的“耐火极限法”设计很简单，且与很难搞明白的“承载力法”和“临界温度法”的耐火验算结果是完全相同的，那为什么不采用“耐火极限法”呢？不是多此一举吗？下面笔者谈谈这个问题。

其实，上述传统的设计方法不是规范意义上的“耐火极限法”，这种方法不可能与“承载力法”或“临界温度法”有相同的验算结果。 钢结构防火规范第3.2. 6 条 规定，“耐火极限法”应满足 t _m ≥ t _d ，其中 t _d 为钢结构构件的设计耐火极限； t _m 为火灾下钢结构构件的实际耐火极限，可按现行国家标准《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》GB/T 9978.1、《建筑构件耐火试验方法 第5部分：承重水平分隔构件的特殊要求》GB/T 9978.5、《建筑构件耐火试验方法 第6部分：梁的特殊要求》GB/T 9978.6、《建筑构件耐火试验方法 第7部分：柱的特殊要求》GB/T 9978.7通过试验测定。试验测定 t _m 时，《建筑构件耐火试验方法 第1部分：通用要求》GB/T 9978.1有以下规定：

    从上可以看出， 委托方应为实验室提供试验样品和所有结构细节、图纸及生产商和供应商的列表；试件通常应采用实际尺寸；试件结构材料、结构要求和安装方法应能代表构件的实际使用状况。 如果建筑的构件种类（截面）很多， 实验量将很大、费用将很高 。 钢结构防火规范第3.2 节条文说明指出：“采用基于建筑构件标准耐火试验的方法”“往往需要进行一系列的试验方可确定合适的防火保护措施。 进行这样一系列的耐火试验，费用高 。为了改善这一情况，尽量能减少试验次数，在总结大量构件标准耐火试验结果的基础上， 许多国家的规范给出了通用的构件耐火极限表 （如外包一定厚度混凝土的钢构件耐火极限）。 但这些构件的耐火极限比较 粗略 ，没有反映钢构件的 截面大小 与 形状 及 受荷水平 等因素的影 响 。为此，国际社会在1970年前后开始研究建立基于结构分析与耐火验算的钢结构防火设计理论与方法，并于80年代开始编制基于结构分析与耐火验算的钢结构防火设计规范。” 钢结构防火规范 中“承载力法”和“临界温度法”就是“基于结构分析与耐火验算”的方法。

因此，虽然 钢结构防火规范第3.2 .6条列出了“耐火极限法”，但实际上操作起来难度大，试验时间长、造价高， 应采用“承载力法”和“临界温度法”进行钢结构防火设计。